机器人的第一步

七步。走过舞台，一小段直线路程，舞台背景是蓝色和金色的气球，闪光灯闪烁，加州大学伯克利分校田径场上 15,000 人的欢呼声此起彼伏。对于 2011 届的大多数学生来说，走过铺着地毯的毕业典礼台是一种胜利，但本质上是一种象征。你甚至拿不到毕业证书，只有一张卷起来的纸条，上面写着毕业证书将邮寄给你。但对于今年最后一名的奥斯汀·惠特尼来说，走过舞台本身就是一项重大成就。

惠特尼是一名截瘫患者。过去四年来，他一直被束缚在轮椅上，无法行走。后来，他接到了伯克利大学机器人与人体工程学实验室主任霍马永·卡兹罗尼的电话。卡兹罗尼发明了机器人外骨骼，这种由马达驱动的装置让使用者穿戴，为肌肉和骨骼的运动增添机械力量。美国军方资助了大部分外骨骼研究，目标是有朝一日创造出超级士兵，一个可以冲破砖墙或全天携带 200 磅重物的仿生人。卡兹罗尼制造的外骨骼目前正在接受陆军的测试，但当他在 2010 年 8 月联系惠特尼时，他考虑的是其他用户。他正在寻找一个研究对象，以帮助他的学生开发一种外骨骼，这种外骨骼不会赋予佩戴者超能力，而是一种更基本的能力：行走能力。

在台上，惠特尼的学位帽流苏垂在眼前，他摇摇头，把流苏甩到一边。在他身后几英尺处，戴着墨镜、身穿黑色运动外套的是卡泽罗尼实验室的研究生迈克尔·麦金利、杰森·里德和韦恩·董。台下等候着另一名研究生米勒娃·皮莱和实验室经理阿伦·约书亚·切里安。惠特尼即将首次公开展示他们的发明，而外骨骼一直受到技术故障的困扰，直到他推着轮椅上台前，故障才得以解决。

“这在很多方面都像登月发射。当倒计时归零时，我们就登上了舞台。”到目前为止，Kazerooni 实验室开发的外骨骼都是精心设计的测试件。“我们一直在制造非常昂贵的机器，”Kazerooni 说。“我们正在制造保时捷。”对于目前的项目，Kazerooni 要求学生们发明外骨骼中的本田，这是一种成本不超过 15,000 美元的简单设备，而不是 100,000 美元或更多。他说，只有这个价格，残疾人（及其保险公司）才买得起。自 2009 年 1 月该项目启动以来，它已成为 Kazerooni 学生们的一项持续不断的痴迷，他们每天 17 小时都靠咖啡因、糖果和盗版 MP3 来维持生活。在毕业前的一个月，大多数学生都非正式地住在实验室里。 “这在很多方面都像登月发射，”麦金利说。“当倒计时归零时，我们就到达了那个阶段。”

惠特尼抓住放在他面前的助行器的把手。他颤抖着双臂，从椅子上站起来。当他的右腿在外骨骼的咔嗒声驱动下，膝盖弯曲并开始向前摆动时，周围的欢呼声响起。周二午夜，距离毕业还有四天，似乎还不确定第一步是否会实现，尽管学生们拒绝表达任何怀疑。卡兹鲁尼正在中国参加一个会议，学生们正在经营商店，而外骨骼出现了问题。“卡兹实验室”是伯克利工程大楼地下室的一间没有窗户的房间，里面散落着电线、电路板、泰国食品容器和 Twix 包装纸。麦金利弯腰坐在一台计算机控制的机床上，这台机床切入铜板时发出了一声像钉子在黑板上划过的声音。皮莱在缝纫机上修改外骨骼的肩带。外骨骼原型由齿轮作为臀部、细金属棒作为腿部，悬挂在房间周围的天花板带上。

一台跑步机挤在一面墙上，盖着床单。两只穿着运动鞋的脚从下面伸出来。它们是惠特尼的，在喧闹中，他不知何故能够小睡一会儿。虽然他不是工程师（主修历史和政治学），但惠特尼的意见对 Kaz Lab 团队至关重要。他参与了数百次测试，并提供了设计建议、用户反馈和激励。学生们可能会说他们在努力推动残疾人事业，但他们真正想的是帮助他们的朋友走路。最近的日程安排非常紧张，惠特尼每晚只能回家几个小时，并且在外骨骼测试之间小睡。他跑步机棚子上贴着一个纸盘标志，上面写着“将驾驶外骨骼换取食物。”

里德在电脑前调整控制外骨骼的软件，然后站起来。他走过去拍拍惠特尼的肩膀。“奥斯汀，我们准备好了，”他说。惠特尼坐起来，揉了揉眼睛。他坐到已经安装好外骨骼的轮椅上。他打开一瓶 16 盎司的怪物能量饮料，团队成员收紧将他固定在机器上的绑带。测试即将开始，惠特尼喊道：“哦，等等，音乐响起。来吧，大家，快上来！”一名学生敲击键盘，桌面扬声器开始播放节拍。“有些实验室用水，有些用蜂蜜，”惠特尼说。“我们用的是电子乐。”

惠特尼费力地站了起来，外骨骼实验开始了。他用一根安全绳系在天花板的轨道上，蹒跚地迈出一步，发出叮当声，就像铁皮人挣脱铁锈的牢笼一样。

通用电气公司于 1965 年推出了世界上第一台动力外骨骼——Hardiman，这台重达 1,500 磅、功能有限，但体积太大、难以控制，不实用。如今的外骨骼通常重量不到 100 磅，但工作原理基本相同。使用者被绑在一个金属框架上，框架上有铰接的四肢和关节，使用者可以通过身体运动或电刺激来控制这些四肢和关节。马达提供超人般的动力。

惠特尼的外骨骼被命名为“奥斯汀”，以纪念他。它的机器人血统可以追溯到 BLEEX，这是卡兹鲁尼在五角大楼国防高级研究计划局 (Darpa) 的资助下于 2000 年开始研发的外骨骼。2005 年，卡兹鲁尼与他人共同创立了伯克利仿生公司，将他在大学实验室中率先发明的设备商业化。

为了开发成本接近电动轮椅的外骨骼，学生们被迫采用极简主义方法。他们没有通过添加功能来更新早期模型，而是不得不将其去掉。“Kaz 告诉我们，‘找到一种方法来使用更少的马达，同时让这个东西行走’，”Pillai 说。她和团队使用了两个马达，而不是之前模型的四个或六个马达。团队成员没有定制设计每个部件，而是从 Sports Authority 购买了一些组件，包括滑雪板固定器和足球护腿板以固定 Whitney 的脚和腿，以及背包上的肩带，用于将外骨骼的马达和电池固定在他的背上。Reid 负责 Austin 的计算机控制系统，他必须使用一个只有极少执行器来驱动关节运动或传感器向计算机大脑报告腿部位置的系统，而计算机大脑本身是一个 60 美元的微处理器，而不是 500 美元。“这是一个巨大的调整，以充分发挥机器的性能，”他说。

测试开始七分钟后，惠特尼只走了大约 20 英尺。几天前，该团队刚刚完全重建了膝盖，这一重大设计变更相当于在航天飞机起飞前一周更换机翼。好消息是它们很牢固。但现在机器的躯干框架错位了。“感觉不对劲，”惠特尼说。“它对我的下背部施加了很大的压力，这让我很疼。”他又迈了一步，然后停了下来，气喘吁吁，头垂在肩上，汗珠从鼻子上滴下来。“我走不动了，”他说。“拿椅子来。”

麦金利和董在凌晨 2 点前解决了背部角度问题，但新问题不断出现。周四，在之前完美地完成了数千个步骤后，髋关节的一个螺栓松动，将腿锁定在完全笔直的位置。奥斯汀必须被抬起来，就像一具僵硬的尸体一样，回到他的椅子上。在周五晚上的彩排中，距离毕业典礼不到 24 小时，惠特尼的黑色毕业礼服被固定在外骨骼的护垫下面。当他试图站起来时，绷紧的布料弄断了背部的一块钢板。这一次，Kaz 实验室的成员一直熬夜到凌晨 3 点，加工出一个替换件。

“这就像一场游戏节目，”麦金利说。“就像有人为我们写了这些谜语，我们只有有限的时间来解决它们。”然而，当惠特尼毕业时，解决问题的时间已经到了。如果你在 YouTube 上搜索外骨骼视频，你会看到经过严格编辑的临床演示，其中每个变量，例如行走表面，都可以控制。相比之下，惠特尼将在户外现场表演。“这将是一场非常透明的演示，”里德说，“无论好坏。”

惠特尼在舞台上迈出第四步时，停顿了一下。在那之前，他一直全神贯注，无视 15,000 名观众的注视。他无视舞台另一边的父母和大学校长。

“有人为我们写下了这些谜语，我们只有 x 的时间来解决它们。”专注是必不可少的。外骨骼是真正的机器人技术，是金属与肉体的结合。当惠特尼按下助行器上的按钮时，它会向外骨骼发出信号，使其双腿以预定的速度向前移动。框架支撑着他原本无力的双腿。但由于奥斯汀型号的设计极简，它没有传感器来检测惠特尼的上半身位置，也没有马达来在他向任何方向倾斜太多时自动纠正他的位置。他的腰部以下完全没有知觉，他就像一个缓慢飞过空中的躯干。“我穿着外骨骼套装最重要的工作是保持平衡，”他说。他最大的恐惧是摔倒时脸朝下。

虽然摔倒在地会给他带来巨大的创伤，但这并不是他一生中最糟糕的经历。2007 年的那场车祸让他的脊椎骨折。“我刚从高中毕业，开车从派对回来，当时我喝了酒，”他说。“我在转弯时开得太快，把车撞到了一棵树上。”现在，惠特尼说，“每当我第一次见到某人时，他们都会想，他为什么坐在轮椅上？我不得不告诉他们。很难永远用你生命中最糟糕的时刻来定义你。”

但在这里，在伯克利的舞台上，这可能是另一个决定性的时刻。惠特尼和其他学生开发的这款价格实惠的外骨骼让截瘫患者能够梦想着真正地行走。“寻求救赎，”惠特尼说，“是事故发生后我做每件事的动力。”

惠特尼知道他需要集中精力保持挺直腰板。但就在一瞬间，他转移了注意力。他能听到大家的欢呼声，他想看到他们。他抬起头向右看，意识到自己正在获得起立鼓掌，于是笑了。

第七步，也是最后一步，惠特尼走到校长罗伯特·伯吉诺面前，与他握手。惠特尼随后转向从中国回来的卡兹鲁尼，两人面对面拥抱。对于一个习惯了弯腰与他交谈的截瘫患者来说，与他人站着拥抱是一种乐趣，自事故发生以来，他再也没有享受过这种乐趣。惠特尼再次对毕业生微笑，然后他的朋友们轻轻地将他放回轮椅上。

在后台，Kaz Lab 的成员们欢呼、击掌并汇报情况。在散步开始时，“我害怕自己会摔倒，”惠特尼告诉他们。在散步结束时，当 Kazerooni 拥抱惠特尼时，差点不小心触动 exo 的“关闭”开关。但肾上腺素的激增还未消退，疲惫感就开始蔓延。“现在我们睡觉了，”皮莱说。“Kaz Lab 休息了，”麦金利说。

不过，到周一，学生们都会回到实验室。他们正在研究一种新的外骨骼，这种外骨骼比奥斯汀的型号更精简、更实惠。长假似乎是理所当然的，那么为什么急着回去工作呢？“为什么急着呼吸？”里德说。“这就是我们的工作。我认为我们不能停下来。”

奥斯汀·惠特尼已经找到了他大学毕业后的第一份工作——一名仿生腿测试员。

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